我的《检测十二分钟跑测定心肺功能的有效性》草稿

采用十二分钟跑成绩测定大学生心肺功能的有效性检验
（实验报告）

实验题目：
检测，12min跑成绩测定心肺功能的有效性。
课题主持人和参与人：
前言：
12min测验法,是20世纪70年代初由美国的库珀参照前人布·巴尔克定时间、测跑距的方法而倡始的。布·巴尔克最初发现了15min跑程同VO2max的关系密切,倡导了15min测验法。后来,巴尔克的学生库珀又做了进一步的研究。库珀在对6～20min不断改变时间的反复实践中发现,12min跑程同VO2max的相关系数最大(n=115,r=0.897),且VO2max水平的持续时间较长,能充分反映有氧代谢能力。1975年,日本学者浅见俊雄对76名大学生进行了12min跑的实际调查,得出了与库珀十分接近的结果(n=76,r=0.87)。研究结果表明,12min跑同VO2max的相关系数最大,是最适合于当做评价一般耐力素质的指标。且12min跑有：开展不受体育场地器材的制约；与高校《达标》规定的1000/1500m跑（男生）或800 m跑（女生）相比有利于减轻学生的心理压力；测试过程可以控制等优点。所以目前,世界上广泛采用12min测验法。1975年美国颁布的《青少年身体素质测验标准》中规定,13岁以上的少年跑15min (2413.5m)或12min跑;1978年日本体育科学中心将12min跑做为国民“体力诊断”测验内容之一。1994年,我国正式将12min跑列入足球运动员体能测评的一项重要指标。那么,12min跑是否适合于当作我国普通大学生一般耐力素质的测评指标?12min跑与大学生的身体反应程度如何?为此,笔者拟对24名普通大学生的12min跑进行实际调查,揭示12min跑距同VO2max的相关程度以及评定心肺功能的有效性,为在大学生中推行12min测验法提供科学依据。
心肺系统功能是与健康有关的体能的主要成分，也是耐力运动的基础。而大量的研究调查早已证实：测量心肺系统能力的最精确方法就是对人体最大吸氧量进行评价。故本设计拟用PWC170功率自行车实验推测受试者的VO2max。其中PWC170是指运动中心率达到170次/min时，单位时间内身体所做的功，目前常用间接方法测量，其测量原理是：心率与功率在定量负荷中及一定范围内（相当于心率120次-180次/ min之间）成直线相关。同时，还将对实验对象的12分钟跑成绩进行统计,然后对VO2max的相关系数r进行计算并检验.若:
|r|<r0.05/2(n’),则P>0.05, VO2max与12分钟跑成绩无线性相关;
|r|≧r0.05/2(n’),则P≦0.05, VO2max与12分钟跑成绩有显著的线性相关;
|r|≧r0.01/2(n’),则P≦0.01, VO2max与12分钟跑成绩有非常显著的线性相关.
VO2max与12分钟跑成绩无线性相关即表示用12分钟跑成绩测定心肺功能无效; VO2max与12分钟跑成绩有显著的线性相关,则表示用12分钟跑成绩测定心肺功能有效.
实验对象：
随机抽测体育学院2004级男生24名，男生平均年龄21.83±1.25岁，体重在68.33±3.55Kg。经本人同意，愿意配合。所有受试者身体状况良好，无心血管和循环系统疾病。
实验仪器：
自行车功率计(Monark-828型)、心率发射器、秒表、发令枪、彩旗、皮尺、
实验指标：
主要检测指标包括实验对象运动时HR、PWC170、VO2max以及12min跑成绩。
实验方法与步骤：
1.测定实验对象的PWC170值：采用Monark-828E型功率自行车进行实验，按卡尔普曼方法测定PWC170，受试对象先在无负荷状态下以50ｒ/min的速度踏车2min作为热身。受试者进行两次不同负荷的踏车运动。据《测定运动员PWC170时负荷的选择》拟订受试对象第一次运动负荷100W，第二次运动负荷150W，每次负荷时要求受试者蹬踏自行车功率计的速度为，持续运动5分钟，在两次运动负荷之间休息3分钟（坐在车座上休息），测量每次负荷后即刻的10秒脉搏换算成1min心率。第一次负荷应使心率超过110b/min，第二次负荷应使心率尽可能接近170b/min，或使心率达到150—170 b/m。按卡尔普曼公式：PWC170=W1+（W2- W1）×（170- F1）/（F2- F1）算出每一受试者的PWC170值。W1和W2为第一次和第二次负荷功率;F1和F2分别为第一次负荷和第二次负荷后即刻1min心率。
2.推算实验对象的VO2max：根据Astrand公式，采用针对运动员的计算公式：VO2max=2.2×PWC170+1242（ml/min）推算出每一受试者的VO2max。
3.12min跑成绩测定：400m田径场分成10段,每段40m,并插上彩旗作为标记。然后,受试学生在400m田径场上尽自己最大的努力,跑完12min。测验之前向学生介绍测试中注意事项,如准备活动、控制跑速和听到哨声时记住自己所在位置。再次,把学生平均分成两组,甲组先跑,乙组一对一盯人,听到哨声时看准同伴所处的位置,如与被试者所记相同,就登记成绩;如有不同,及时搞清后再登记。甲组结束后以同样方式测试乙组。注意测试后每个受试者的成绩应精确测量，不足1m则忽略不记。最后,全部测试结束后,宣布每人成绩,发现问题,及时更正。
4.统计学处理：
①.设VO2max值之和为变量Xi，12min跑成绩之和为变量Yi。求出∑XiYi、∑Xi、∑Yi等值，并将各值分别代入相关系数的计算公式：

求出所有受试者的VO2max与12min跑成绩的相关系数r。
然后建立统计假设，取ɑ=0.05或ɑ=0.01水平，判定|r|与rɑ/2(n’)，最后得出结果。
②. 采用spss 13.0软件包对所测得的24名实验对象的VO2max值与12min跑成绩进行正态分布检验、相关系数计算及检验等统计分析。
误差控制：
影响本实验效应的主要因素有：
1.实验对象在进行功率自行车实验时不在正常状态。
控制措施：在实验前即要求实验对象本人同意，愿意配合。在进行测定前让实验对象在无负荷状态下，以60ｒ/ｍｉｎ的速度踏车2ｍｉｎ作为热身。要求实验对象测试前24ｈ内要求受试者不参加剧烈的体力活动,禁止吸烟,测试在餐后2～3ｈ后进行。
2.实验对象对12分钟跑测试不太相关程序和要求不太了解。
控制措施：在正式测量前模拟测试一次，并向实验对象详细介绍测试中注意事项,如准备活动、控制跑速、必须全力跑完12分钟和听到哨声时记住自己所在位置。
3.12分钟跑成绩记录记录时出现错误。
控制措施：首先对成绩记录员提出详细的要求，尽量减少在记录成绩时出现错误。同时，在测试过程中采用一对一盯人方式，听到哨声后看准同伴的位置，与实验对象自身所记相同才登记在案。整个测试结束以后，宣布每人的成绩，有问题则及时改正。
4.天气、气温、场地等自然因素对12分钟跑成绩的影响。
控制措施：选择在天气晴朗、凉爽的早晨，在标准400米塑胶跑道上进行测试。要求实验对象头一天有足够的休息，且实验前1~2ｈ已吃完早餐，以良好的精神状态来参与测试。
数据处理方法：
采用spss 13.0软件包对实验数据进行正态分布、相关系数计算及检验等统计学处理。P≦0.05, VO2max与12分钟跑成绩有显著的线性相关；P≦0.01, VO2max与12分钟跑成绩有非常显著的线性相关.
实验结果
1.卡尔普曼PWC170机能试验
表1 PWC170机能试验基本情况（n=24）
编 号  第一次负荷(100W)后心率（b/min）  第二次负荷(150W)后心率（b/min）  PWC170(Kg·m/min)  VO2max(ml/ Kg·m/min-1)
1  126  158  1012.500  43.577
2  130  160  1000.000  43.265
3  119  153  1050.000  44.515
4  123  154  1054.839  44.636
5  128  158  1020.000  43.765
6  121  152  1074.194  45.120
7  135  161  1003.846  43.361
8  135  161  1003.846  43.361
9  143  172  879.310  40.247
10  131  160  1003.448  43.351
11  145  173  867.857  39.961
12  130  159  1013.793  43.610
13  129  158  1024.138  43.868
14  143  172  879.310  40.247
15  144  167  939.130  41.743
16  133  160  1011.111  43.542
17  132  163  967.742  42.458
18  133  161  996.429  43.175
19  125  150  1140.000  46.765
20  132  161  993.103  43.092
21  130  158  1028.571  43.979
22  129  160  996.774  43.184
23  133  160  1011.111  43.542
24  145  173  867.857  39.961

2. 12min跑
表2 12min跑成绩（n=24）
编 号  成 绩 (m/12min)  编 号  成 绩(m/12min)  编 号  成 绩(m/12min)
1  3000  9  2450  17  2810
2  2805  10  2840  18  2835
3  3320  11  2395  19  2900
4  3120  12  2808  20  2700
5  2950  13  2805  21  2808
6  3100  14  2450  22  2920
7  2600  15  2415  23  2600
8  2600  16  2680  24  2395
分析与讨论：
采用spss 13.0软件包对所测得的24名实验对象的VO2max值与12min跑成绩进行统计分析，结果如下：
1.采用K-S样本分布检验法检测VO2max值和12min跑成绩是否符合正态分布，结果如下：
A VO2max值检验结果
  One-Sample Kolmogorov-Smirnov Test

  VAR00002
N  24
Normal Parameters(a,b)  Mean  43.0969
  Std. Deviation  1.65550
Most Extreme Differences  Absolute  .249
  Positive  .130
  Negative  -.249
Kolmogorov-Smirnov Z  1.219
Asymp. Sig. (2-tailed)  .102
a Test distribution is Normal.
b Calculated from data.

由上表可知：正态参数平均数为43.0969，标准差为1.65550，最大极差绝对值为0.249，正方向的最大极差为0.135，负方向的最大极差为-0.249，K-S检验的Z分数为1.219，双尾检验的显著性水平为0.102>0.05。接受虚无假设，认为VO2max的测试数据服从正态分布。

B 12min跑成绩检验结果
  One-Sample Kolmogorov-Smirnov Test

  VAR00001
N  24
Normal Parameters(a,b)  Mean  2762.7500
  Std. Deviation  245.40796
Most Extreme Differences  Absolute  .152
  Positive  .107
  Negative  -.152
Kolmogorov-Smirnov Z  .743
Asymp. Sig. (2-tailed)  .639
a Test distribution is Normal.
b Calculated from data.

由上表可知：正态参数平均数为2762.7500，标准差为245.40796，最大极差绝对值为0.152，正方向的最大极差为0.107，负方向的最大极差为-0.152，K-S检验的Z分数为0.743，双尾检验的显著性水平为0.639>0.05。接受虚无假设，认为12min跑的测试数据服从正态分布。
2. VO2max值和12min跑成绩的相关性检验。
首先，采用上述的相关系数计算公式来进行检验，将所测得的VO2max和12min跑距数据分别代入公式。经计算求得│r│=0.774932。而n′=n-2=22,查表得: r0.05/2(22)=0.404 r0.01/2(22)=0.515,故有│r│＞r0.01/2(22)=0.515, 则P＜0.01,表示 VO2max与12分钟跑成绩有非常显著的线性相关。
然后再用spss 13.0软件进行相关分析以检验，结果如下：

由上表可知：两个变量进行比较的Pearson相关系数矩阵，并用双星号“* *”标识了双尾检验（2-tailed）达到0.01显著性水平的相关系数。每一大行中的第一行表示Pearson相关系数为0.775，第二行表示相应的显著性水平，第三行是进行相关分析的样品数。
综上所述，可以认为本例研究对象的VO2max值和跑成绩的线性关系达到了高度显著的水平。这就为采用12min这一简单易行的方法来评价运动者的心肺功能提供了一定的理论依据。